Eletroquímica (Pilhas, Baterias e Eletrólise) no ENEM

Questão 1

Um técnico de uma assistência eletrônica, que recondiciona controles remotos e pequenos aparelhos para uma cooperativa comunitária de reparo e reuso de tecnologia eletrônica, iniciativa de sustentabilidade que evita o descarte precoce de aparelhos e reduz o volume de lixo eletrônico na comunidade, explica a um cliente por que as pilhas alcalinas comuns perdem energia com o uso e eventualmente precisam ser trocadas. Ele mostra que o material usado no ânodo dessas pilhas, o zinco metálico, sofre uma transformação química contínua enquanto o aparelho está em funcionamento, representada pela semirreação Zn → Zn²⁺ + 2e⁻. À medida que a pilha descarrega, a placa de zinco vai se desgastando gradualmente, processo que o técnico consegue mostrar ao cliente abrindo uma pilha usada. Com base nessa semirreação, o que acontece com o zinco metálico durante o funcionamento da pilha?

Gabarito: A. Oxidação é perda de elétrons com aumento de NOX; redução é ganho de elétrons com queda de NOX. A espécie que se oxida é o agente redutor, e a que se reduz é o agente oxidante. Esse par de conceitos é a base da eletroquímica e indispensável para interpretar pilhas e baterias.

Questão 2

Em uma aula de química de uma escola, dentro de um projeto de educação científica sobre eletroquímica, a professora monta a pilha de Daniell, usada em laboratório como modelo didático de célula galvânica, que possui dois eletrodos imersos em soluções distintas ligadas por uma ponte salina. No eletrodo de zinco, átomos de zinco se transformam em íons Zn²⁺, liberando elétrons que percorrem o fio externo até o eletrodo de cobre, onde íons Cu²⁺ da solução recebem os elétrons e se depositam como cobre metálico. Por convenção, o eletrodo onde ocorre a oxidação recebe o nome de ânodo, e o eletrodo onde ocorre a redução é chamado de cátodo. Considerando essa convenção, quais são o ânodo e o cátodo nessa pilha?

Gabarito: B. Em qualquer célula eletroquímica, o ânodo é sempre o eletrodo da oxidação e o cátodo é o da redução. Numa pilha galvânica, o ânodo é o polo negativo (libera elétrons) e o cátodo é o polo positivo (recebe elétrons). A ponte salina conduz íons, não elétrons, fechando o circuito elétrico interno.

Questão 3

Em uma indústria de produção de alumínio, um dos setores metalúrgicos mais intensivos em consumo energético, o metal é obtido por eletrólise ígnea da alumina (Al₂O₃), processo que exige que enormes quantidades de energia elétrica sejam continuamente fornecidas ao sistema por geradores externos, o que torna a eficiência energética uma prioridade nos relatórios de sustentabilidade divulgados pela empresa. Ao contrário disso, a bateria do celular fornece eletricidade ao aparelho enquanto descarrega, sem receber energia de fora, funcionando de maneira espontânea. Um técnico de segurança do trabalho, responsável por avaliar os riscos elétricos dessa tecnologia industrial, precisa registrar corretamente, no laudo de processo, a classificação da eletrólise quanto à espontaneidade, comparando-a com o funcionamento de uma pilha comum. Com base nessa comparação entre os dois processos eletroquímicos, a eletrólise deve ser classificada como:

Gabarito: B. Pilhas e baterias convertem energia química em elétrica de modo espontâneo (ΔG < 0). A eletrólise realiza o caminho inverso: usa energia elétrica externa para forçar uma reação não espontânea (ΔG > 0). Essa distinção é fundamental para entender processos industriais como a obtenção de alumínio, cloro e galvanização.